ГОСТ Р 57193-2016 Системная и программная инженерия. Процессы жизненного цикла систем

Приложение F
(справочное)

     
Моделирование архитектуры

F.1 Введение

Настоящее приложение содержит информацию, связанную с процессами определения архитектуры и определения проекта в настоящем стандарте.

Действия в части архитектуры и проекта в настоящем стандарте разделены на два процесса для отражения различных методов сообщества системной инженерии, относящихся к сложным системам. Например, в производственной линии архитектура может следовать различным проектам для разных систем. В этом случае важно выполнить указываемые два процесса (определения архитектуры и определения проекта) отдельными способами. Кроме того, архитектура часто создается по другим причинам, нежели основы для проектирования. Такими причинами могут быть, например, продвижение технологических инвестиций, приведение в порядок корпоративного портфеля проектов, руководство решением по заявке/без заявки и т.д.

Архитектура системы может быть представлена как ряд структурированных архитектурных сущностей и их отношений, таких, как функции, потоки, взаимодействия, объекты потока ресурсов, элементы информации/данных, физические компоненты, контейнеры, узлы, связи, коммуникационные ресурсы и т.д. Эти архитектурные сущности могут обладать характеристиками, такими как размерности, экологическая стойкость, пригодность, робастность, эффективность функционирования, эффективность по назначению и т.д.

F.2 Точки зрения, представления и модели архитектуры системы

Процесс определения архитектуры использует множество моделей, включая примеры моделей, перечисленные в следующем разделе (Традиционная практика системной инженерии классифицирует некоторые из этих моделей как "логические модели" или "физические модели", но таксономические различия не являются необходимыми для применения настоящего стандарта). Чтобы представить, как архитектура системы соотносится с интересами заинтересованных сторон, используется множество представлений. Представления составляются из моделей (см. ГОСТ Р 57100-2016 в части определений терминов архитектуры) и дополнительных деталей относительно понятий архитектуры и моделей.

F.3 Логические и физические модели

F.3.1 Функциональная модель

Функциональная модель архитектуры - это представление некоторого множества функций, которое определяет преобразования входов в выходы. Функции выполняются системой для достижения целей или выполнения своего назначения. Эти функции определяют, как система будет вести себя при использовании по назначению. Следовательно, каждая системная функция связана с взаимодействием системы и окружающей среды. Чтобы определить функции и потоки входов-выходов, обычно анализируются функциональные, эксплуатационные, нефункциональные требования и ограничения. Если функции связаны с системными элементами, то требуется реализация процесса определения проекта до такой степени, когда каждый системный элемент будет достаточно определен для его построения или закупки. Если намерения по системному элементу должны быть урегулированы позже, то в порядке достижения этой степени достаточности функции, связанные с этим системным элементом, также должны быть урегулированы позже и далее должным образом увязаны с подэлементами. Обычно существует много способов декомпозиции функций, способствующих определению различных вариантов архитектур.

F.3.2 Поведенческая модель

Поведенческая модель архитектуры - это соглашение по функциям и взаимодействиям (внутренним и внешним), которое определяет последовательное выполнение и параллельное, условия для поведенческого изменения и функционирования для удовлетворения эксплуатационных сценариев. Функции ограничивают диапазон доступного поведения. Поведенческая модель может быть описана как множество взаимосвязанных сценариев. Это включает определение поведенческих элементов в жизненном цикле (способы/состояния, передачи, вызывающие события, эксплуатационные сценарии и т.д.).

F.3.3 Временная модель

Временная модель архитектуры - это модель, которая представляет собой уровни частоты выполнения функций (стратегический или тактический уровень, уровень эксплуатационного контроля, уровень регулирования и т.д.), соответствующие уровням решений, которые обеспечивают людей и программы логикой контроля и управления функционированием системы. Это включает определение временных элементов (продолжительности, частоты, времени ответа, переключения, перерывы, условия останова и т.д.) из эксплуатационного замысла и системных требований.

F.3.4 Структурная модель

Структурная модель архитектуры системы представляет свои системные элементы и все необходимые физические взаимодействия между этими системными элементами, а также с внешними сущностями. Такая модель обеспечивает объединение или определение физических взаимодействий между системными элементами на уровне системной иерархии и между иерархическими уровнями, а также с внешними сущностями рассматриваемой системы (в окружающей среде/контексте).

F.3.5 Массовая модель

Массовая модель архитектуры представляет собой пространственное расположение физических объемов системных элементов или их частей в случае, если они распределены между собой в пространстве. Модель может осуществлять регистрацию ожидаемых или фактических массовых свойств, помочь определить массовые свойства, такие как центр тяжести и динамическое поведение в движении. Модель также используется для распределения полной массы системы по ее элементам.

F.3.6 Топологическая модель

Топологическая модель архитектуры представляет территориальное размещение системных элементов друг относительно друга. Например, в модели железных дорог топологическая модель - это диорама, содержащая масштабную композицию для управления поездами. Автомобильная топология описывает, где в транспортном средстве находятся двигатель и ведущие колеса.

F.3.7 Сетевая модель

Сетевая модель определяет расположение узлов и связей, что помогает понять, как ресурсы перетекают от одного узла к другому. Ресурсы в потоках сети могут быть представлены массой, энергией, данными, людьми и т.д. Сетевая модель может использоваться для того, чтобы определить пропускную способность, времена ожидания, объекты скопления и т.д. Иногда сетевая модель используется совместно со стеком протокола, чтобы понять, как слои в сети взаимодействуют по стекам вертикально вверх и вниз.

F.3.8 Учет других моделей

Интересы заинтересованных сторон в жизненном цикле, такие как, например, сопровождение, развитие, списание, потенциальные изменения окружающей среды или управление устареванием и нефункциональными требованиями, учитываются при определении архитектурных характеристик, таких, как модульность, относительная независимость, способность к обновлениям, адаптация к нескольким окружающим средам, уровень эффективности, надежности, робастности, масштабируемости или стойкости к условиям окружающей среды и т.д.

Другие необходимые модели могут включать некоторые из этих характеристик или другие критичные характеристики качества. Например, модель надежности может продвигать функциональный уровень анализа видов и последствий отказов (FMEA или FMECA), чтобы помочь вывести потенциальные архитектурные смягчения для минимизации эксплуатационных рисков (риска потерь вопреки назначению, риска нарушения безопасности или защищенности и др.), связанных с критическими интересами и функциями.

Определения понятий, в которых модели используются для определения архитектуры, могут быть основаны на экспертизе интересов заинтересованных сторон. Модели и получающиеся представления могут использоваться для выражения того, как архитектура обращается к их интересам, и для получения лучшего понимания их фактических потребностей, пожеланий и ожиданий.